[發明專利]機器人控制方法、裝置和面-面接觸模型構建方法

有效

• 申請號: 202010637413.6
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111716361B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王岳嵩;趙明國;熊友軍
• 申請（專利權）人: 深圳市優必選科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁韜

本發明實施例公開了一種機器人控制方法、裝置和面?面接觸模型構建方法，該方法包括：確定機器人的與外界環境產生接觸的若干接觸面，確定各接觸面對應的點陣模型；將點陣模型中每個點作為碰撞點均勻分布在接觸面上，基于球?面接觸模型在每一碰撞點處分別進行分析以獲得各接觸面在各碰撞點處的動力學分析數據，將對應接觸面的所有碰撞點處的動力學數據在接觸面坐標系原點進行合成，得到各接觸面的合成動力學數據以用于對機器人進行控制。本發明的技術方案提出一種面面接觸分析方法來分析機器人的接觸面與外界接觸時的動力學運動情況，進而可實現對機器人更加精準的控制等。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種機器人控制方法、裝置和面-面接觸模型構建方法。

背景技術

在動力學仿真的物理引擎中，剛體之間的碰撞和摩擦一直是很難解決的問題。一是碰撞產生的碰撞力和摩擦力具有高度的非線性，很難用一個單一的物理模型去描述；二是碰撞和摩擦牽扯到微觀層面的分子間相互作用力，即電磁力，故難以用微觀定律分析；三是太多因素決定著碰撞和摩擦，比如材料的材質，法向壓力，溫度甚至濕度等，因此碰撞和摩擦一直是困擾機器人動力學仿真的問題。

在現有的仿真物理引擎中，在處理此類問題時通常都會以球-面接觸模型為基礎，分別計算它們之間的碰撞力和摩擦力。然而，無論使用哪種模型計算碰撞力與摩擦力，物理引擎都沒有提供一種可以簡便計算面-面接觸模型接觸力的仿真計算方法，這給機器人的實際動力學分析及動力學仿真測試等帶來了困難。

發明內容

有鑒于此，本發明目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種機器人控制方法、裝置和面-面接觸模型構建方法。

本發明的一實施例提供一種機器人控制方法，包括：

確定機器人的與外界環境產生接觸的若干接觸面；

根據各所述接觸面的相關參數確定各所述接觸面對應的點陣模型；

將所述點陣模型中的每個點作為一碰撞點均勻分布在對應的接觸面上，基于球-面接觸模型在每一所述碰撞點處分別進行分析以獲得所述對應的接觸面在各碰撞點處的動力學數據；

分別將所述對應的接觸面的所有碰撞點處的動力學數據在所述對應的接觸面坐標系原點進行合成，得到每一所述接觸面的合成動力學數據以用于基于所述合成動力學數據對所述機器人進行控制。

在一些實施例中，所述基于球-面接觸模型在每一所述碰撞點處分別進行分析以獲得所述對應的接觸面的各碰撞點處的動力學數據包括：

將所述機器人在每一所述碰撞點處的所述接觸面作為所述球-面接觸模型中的碰撞球，將所述外界環境中的被接觸對象作為所述球-面接觸模型中的碰撞面；

獲取對應時刻所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象各自的位置和速度；

根據所述球-面接觸模型預設的球面接觸關系計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產生的接觸力；

根據所述接觸力計算所述機器人的所述接觸面和所述被接觸對象各自的當前加速度；

根據所述當前加速度計算下一時刻所述機器人的所述接觸面和所述被接觸對象各自的位置和速度。

在一些實施例中，所述根據所述球-面接觸模型預設的球面接觸關系計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產生的接觸力包括：

分別通過彈簧阻尼算法和庫倫摩擦定律計算所述機器人的所述接觸面與所述被接觸對象在對應碰撞點處產生的碰撞力和摩擦力；

根據所述對應碰撞點到所述接觸面的坐標系原點的位置矢量和所述摩擦力計算所述接觸面與所述被接觸對象產生的摩擦力矩。

在一些實施例中，所述彈簧阻尼算法如下：